(57)【要約】【課題】高速通信に対応した高い無線周波数を用いながら、金属材料の影響を受けずに、金属材料で保護された堅固なＲＦＩＤタグを用い、十分な交信可能距離を確保できる金属組み込みＲＦＩＤタグと金属一体化ＲＦＩＤタグの提供。【解決手段】ＲＦＩＤチップと該ＲＦＩＤチップに接続されるアンテナを具備するインレットと、該インレットを含むタグ本体部を埋設するホルダースロット部４３を有する金属ホルダー４０とから成る金属対応ＲＦＩＤタグであって、タグ本体部３０が、交信電磁波の半波長未満かつ共振周波数を外した寸法乃至ＲＦＩＤチップの寸法のアンテナをもつ短縮インレット２０を含み、金属ホルダー４０が全体としてアンテナの交信電磁波の半波長に共振する特性をもつ。金属ホルダー４０はタグ本体部３０を電気的に非導通で被い、タグ本体部３０のアンテナと電磁結合している。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤチップと該ＲＦＩＤチップに接続されるアンテナを具備するインレットと、該インレットを含むタグ本体部を埋設するホルダースロット部を有する金属ホルダーとから成る金属対応ＲＦＩＤタグであって、
前記タグ本体部が、交信電磁波の半波長未満かつ共振周波数を外した寸法乃至ＲＦＩＤチップの寸法のアンテナをもつ短縮インレットを含み、前記金属ホルダーが、全体として前記アンテナの交信電磁波の半波長に共振する特性をもつことを特徴とする金属組み込みＲＦＩＤタグ。
【請求項２】
前記金属ホルダーが、前記タグ本体部を電気的に非導通で被い、且つ、前記タグ本体部のアンテナと電磁結合していることを特徴とする請求項１記載の金属組み込みＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
前記ホルダースロット部の寸法が略交信電磁波の半波長未満かつ共振周波数を外した寸法乃至アンテナ内蔵チップの寸法で前記タグ本体部を収納可能な寸法を有し、前記金属ホルダーの長手方向寸法が略前記交信電磁波の半波長の寸法を有することを特徴とする請求項１又は２記載の金属組み込みＲＦＩＤタグ。
【請求項４】
前記タグ本体を埋め込んだ金属ホルダーの内面に金属粉入りのメタリック硬化樹脂又はこれらの表面にメタリック塗装が施されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の金属組み込みＲＦＩＤタグ。
【請求項５】
前記金属ホルダーに形成されたホルダースロット部に組み込まれたタグ本体部と前記ホルダースロット部の金属部から電磁誘導で得られる距離の２乗に反比例して急激に減衰する電磁波を、半波長寸法の金属ホルダーに飛距離を確保しやすい定在波を励振させ、距離の１乗に反比例して緩やかに減衰する電磁波に変換してＲＦＩＤリーダ/ライタ装置と交信可能とすることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の金属組み込みＲＦＩＤタグ。
【請求項６】
前記半波長寸法の金属ホルダーの金属面に形成するホルダースロット部の形状を、“鍋蓋形状”又は“Ｈ形状”とすることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の金属組み込みＲＦＩＤタグ。
【請求項７】
ＲＦＩＤチップと該ＲＦＩＤチップに接続されるアンテナを具備するインレットと、該インレットを含むタグ本体部を埋設するホルダースロット部をもつ金属製品又は金属部品とから成る金属体一体化ＲＦＩＤタグであって、
前記タグ本体部が、交信電磁波の半波長未満かつ共振周波数を外した寸法乃至ＲＦＩＤチップの寸法のアンテナをもつ短縮インレットを含み、前記金属ホルダースロット部が、前記タグ本体部のアンテナと電磁結合していることを特徴とする金属体一体化ＲＦＩＤタグ。
【請求項８】
前記ホルダースロット部が、前記タグ本体部のアンテナと電磁結合し、さらに直近の金属表面に定在波励振させることを特徴とする請求項７記載の金属体一体化ＲＦＩＤタグ。
【請求項９】
前記ホルダースロット部が、交信電磁波の半波長未満かつ共振周波数を外した寸法乃至ＲＦＩＤチップの寸法程度で、かつ前記タグ本体部を収納できる寸法を有することを特徴とする請求項７又は８記載の金属体一体化ＲＦＩＤタグ。
【請求項１０】
前記ホルダースロット部が、前記金属製品又は金属部品の端部に形成され、該ホルダースロット部とその直近の金属表面に定在波励振させ電磁放射が行われる特性を持つことを特徴とする請求項７から９の何れかに記載の金属体一体化ＲＦＩＤタグ。
【請求項１１】
前記ホルダースロット部が、金属製品又は金属部品の端部以外に形成される場合、中央で連結した２つのスロットを設け、一方のスロットにタグ本体部を収納し、他方のスロットにダミータグを収納し、前記２つのスロットに交信電磁波の磁束ループを共有するように貫通させることで前記金属製品又は金属部品と電磁誘導により結合させ、さらに前記ホルダースロット部直近の金属表面に定在波励振させることで電磁波放射が行われる特性をもつことを特徴とする請求項７から９の何れかに記載の金属体一体化ＲＦＩＤタグ。
【請求項１２】
前記タグ本体を埋め込んだ金属製品又は金属部品の前記ホルダースロット部内面に金属粉入りのメタリック硬化樹脂又はこれらの表面にメタリック塗装が施されていることを特徴とする請求項７から１１の何れかに記載の金属体一体化ＲＦＩＤタグ。
【請求項１３】
前記金属製品又は金属部品に形成されたホルダースロット部に組み込まれたタグ本体部とホルダースロットの金属部から得られる電磁誘導による距離の２乗に反比例して急激に減衰する電磁波から、前記ホルダースロット部直近の金属面に進行波を発生させ、金属面の不連続部で反射して戻ってくる反射波と干渉して生ずる飛距離を確保しやすい定在波を励振させ、距離の１乗に反比例して緩やかに減衰する電磁波に変換してＲＦＩＤリーダ/ライタ装置と交信可能とすることを特徴とする請求項７から１２の何れかに記載の金属一体化ＲＦＩＤタグ。
【請求項１４】
前記金属製品又は金属部品の金属面にそれぞれ形成されるスロットの形状を、“鍋蓋形状”又は“Ｈ形状”とすることを特徴とする請求項１３記載の金属一体化ＲＦＩＤタグ。
【請求項１５】
前記金属製品又は金属部品の寸法はそれ自身が定在波の励振しやすい半波長寸法であることを特徴とする請求項７から１４の何れかに記載の金属一体化ＲＦＩＤタグ。
【請求項１６】
前記金属製品又は金属部品は、鍵，ボルト,またはそれ以外の金属物体であることを特徴とする請求項７から１５の何れかに記載の金属一体化ＲＦＩＤタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的及び機械的衝撃耐力を向上させた金属組み込みＲＦＩＤ（Ｒadio Ｆrequency ＩＤentification）タグ及び金属体一体化ＲＦＩＤタグに係り、特にＲＦＩＤインレットを機械的強度の高い金属体に設けられた開口された空間（ホルダースロット）内部に該金属体と絶縁させた状態で挿入し、ＲＦＩＤタグの存在を極力隠蔽できる実装が可能な金属組み込みＲＦＩＤタグ及び金属体一体化ＲＦＩＤタグに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＲＦＩＤタグは、集積回路にＩＤ番号等の識別情報を内蔵したＲＦＩＤチップと、該ＲＦＩＤチップに接続されたアンテナと、該ＲＦＩＤチップ及びアンテナとを一体的に搭載する基材とから成るインレットに、該インレットを保護透明フィルムや取り付け用の接着剤等のユーティリティを付したものであり、無線通信を行なう際に発生する電磁誘導による起電力によって電池を内蔵しなくてもＲＦＩＤチップの情報をＲＦＩＤチップに接続されたアンテナを経由して外部の無線手段（リーダ／ライタ装置）により読み書きできるようにしたものである。
【０００３】
この一般のＲＦＩＤタグは、金属体の表面に貼り付けて動作させた場合、通信を行う電磁波に対して金属体による反射／吸収が生じるために、通信が困難になる問題を有しており、従来、その対策として金属の影響を軽減するような樹脂又はフェライトやセラミックに前記インレットを内蔵しもしくはこれらを保護支持金具に電磁波が渦電流など誘導/吸収されないよう隔離収納した金属用ＲＦＩＤ（以下金属対応ＲＦＩＤタグと呼ぶ）が提案されていた。
【０００４】
これら金属対応ＲＦＩＤタグは、金属の影響を軽減する工夫が主体であり、短波帯又はＵＨＦやマイクロ波帯を使用した際にはＲＦＩＤを取り付けた金属体表面で電磁波信号が渦電流や誘導電流となって消費されることを阻止し、外部とのＲＦＩＤ通信を可能としているものの、金属体表面やその窪み部分に接着剤で貼り付ける、又は保護支持金具を介して間接的に取り付けるため、剥離や衝撃など機械的強度を確保できないと言う不具合があった。このためこれらの機械的強度を向上する目的で金属体内部に装着した場合、ＲＦＩＤ通信が不可能となる可能性があった。
【０００５】
これに対して、前記インレットの保護部材として、透明な樹脂フィルムではなく、金属材料を用いることにより、外力によるインレットの破壊を阻止し易くなる。また、該金属保護材料で囲われたＲＦＩＤタグは、その周囲にさらに金属部材が存在していても、該金属部材からの悪影響を受けないという効果も奏する。
【０００６】
特開２００１−２６２８７８号公報（特許文献１）には、鍵の金属製把持部を彫り込んでＲＦＩＤタグを組み込み、該把持部の一部に設けた切り欠きと、該金属製把持部の彫り込みの開口を通じて形成させた漏洩磁束によりＲＦＩＤリーダと誘導結合を構成して無線通信をさせることで、外力からの保護性能を向上させたＲＦＩＤタグシステムの発明が記載されている。
【０００７】
特開２００３−６５９９号公報（特許文献２）には、ボルト形状をした金属製マーカーの金属製ヘッド部を彫り込んでＲＦＩＤタグを組み込み、該金属製ヘッド部の一部に設けた切り欠きと、該金属製ヘッド部の彫り込みの開口を通じて形成させた漏洩磁束によりＲＦＩＤリーダと誘導結合を構成し、無線通信をさせることで、外力からの保護性能を向上させたＲＦＩＤタグシステムの発明が記載されている。
【０００８】
特開２００２−２３２３２１号公報（特許文献３）には、パイプ形状をした金属円筒の内部にＲＦＩＤタグを組み込み、金属円筒の一部に設けた切り欠きと、円筒の両端の開口を通じて形成させた漏洩磁束によりＲＦＩＤリーダと誘導結合を構成し、無線通信をさせることで、外力からの保護性能を向上させたＲＦＩＤタグシステムの発明が記載されている。
【０００９】
また、特開２００３−８５５１５号公報（特許文献４）には、金属製ブロックを彫り込んでＲＦＩＤタグを組み込み、ブロックの一部に設けたスリットと、該金属製ブロックの彫り込みの開口を通じて形成させた漏洩磁束によりＲＦＩＤリーダと誘導結合を構成し、無線通信をさせることで、外力からの保護性能を向上させたＲＦＩＤタグシステムの発明が記載されている。
【００１０】
ＲＦＩＤリーダとＲＦＩＤタグとの交信可能距離を拡大する手段としては、ブースターコイルまたはブースターアンテナを用いる方法がある。これに関する従来技術を以下に示す。
【００１１】
特開２００２−３１９００９号公報（特許文献５）及び特開２００５−３２３０１９号公報（特許文献６）には、ＲＦＩＤタグと誘導結合させたブースターコイル（外部ループコイル）により、ＲＦＩＤリーダとの誘導結合を構成することで、交信可能距離の拡大を行った発明が記載されている。
【００１２】
また、特開２００２−１５１９４７号公報（特許文献７）には、ＲＦＩＤリーダからの到来電磁波に共振するブースターアンテナ（共振型ブースターアンテナ）を配置し、該ブースターアンテナから再び電磁波を目的とするＲＦＩＤタグへ向けて再放射することで交信可能距離の拡大を行った発明が記載されている。
【００１３】
なお、従来技術として、ＲＦＩＤタグに使用可能な微小なＩＣチップとしてミューチップ（登録商標）が知られている。ミューチップ（登録商標）とは、（株）日立製作所が開発した通信機能付きのＩＣチップであり、縦横がそれぞれ０.４ｍｍ、厚さが約１７０μｍの微小な大きさを有し、その中に１２８ビットのID番号が記録された読み取り専用メモリとアンテナ内蔵で２．４ＧＨｚの電波で通信できる機能が組み込まれているものである（http://pc21.nikkeibp.co.jp/pc21/pc_09/c_02_0110.htm  平成１６年１０月２７日検索（非特許文献１）、http://www.hitachi.co.jp/New/cnews/030902a.html  平成１６年１０月２７日検索（非特許文献２））。
【００１４】
図１０は、ミューチップ（登録商標）の一例を示す図である。同図に示すように、ミューチップ（登録商標）は、アンテナ１０２１、電極１０２２、ＣＰＵやメモリを含む回路チップ１０２３から構成される。
【００１５】
【特許文献１】特開２００１−２６２８７８号公報
【特許文献２】特開２００３−６５９９号公報
【特許文献３】特開２００２−２３２３２１号公報
【特許文献４】特開２００３−８５５１５号公報
【特許文献５】特開２００２−３１９００９号公報
【特許文献６】特開２００５−３２３０１９号公報
【特許文献７】特開２００２−１５１９４７号公報
【非特許文献１】ttp://pc21.nikkeibp.co.jp/pc21/pc_09/c_02_0110.htm  平成１６年１０月２７日検索
【非特許文献２】http://www.hitachi.co.jp/New/cnews/030902a.html  平成１６年１０月２７日検索
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
近年、ＲＦＩＤタグが扱える情報量が増大や、輻輳制御式ＲＦＩＤタグの登場により、ＲＦＩＤタグ〜ＲＦＩＤリーダ間の通信速度の高速化が必須となっている。無線通信速度の限界は、ＲＦＩＤタグが使用する周波数に比例するため、通信の高速化のためには、ＲＦＩＤタグが使用する無線周波数を高くする必要がある。
【００１７】
しかしながら、周波数を高くするに伴って、使用される電磁波の波長は反比例して短くなる。例えば、無線周波数１２５ｋＨｚから１３．５ＭＨｚ帯を使用していたものを、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の無線周波数２．４５ＧＨｚに変えた場合、約２万分の一から２百分の一に波長は短くなる。
【００１８】
このため、特開２００１−２６２８７８号公報（特許文献１）、特開２００３−６５９９号公報（特許文献２）、特開２００２−２３２３２１号公報（特許文献３）、特開２００３−８５５１５号公報（特許文献４）等の漏洩磁束を用いた発明では、漏洩磁束の形成範囲が波長に比例して縮小することになり、前記周波数帯の例では、交信可能距離も約２万分の一から２百分の一に縮小してしまうという問題があった。
【００１９】
一方、特開２００２−３１９００９号公報（特許文献５）又は特開２００５−３２３０１９号公報（特許文献６）に記載の、交信可能距離を延長する手段としてのブースターコイルは、その誘導結合可能距離が使用波長に比例してしまい、漏洩磁束の場合と同様に交信可能距離が約２万分の一から２百分の一に縮小してしまうという問題があった。
【００２０】
また、特開２００２−１５１９４７号公報（特許文献７）に記載の、交信可能距離を延長する手段としての共振型ブースターアンテナは、交信可能距離が使用する波長に比例して縮小する現象とは関係なくなる一方で、ＲＦＩＤタグと該ブースターアンテナ間に金属材料が存在すると、該ブースターアンテナから再放射された電磁波がＲＦＩＤタグに到達できず、交信が不可能になるという問題点があった。
【００２１】
このため、従来、高速な通信に対応した高い無線周波数を用いながら、金属材料の影響を受けずに、かつ、金属材料で保護された堅固なＲＦＩＤタグを用い、十分な交信可能距離を確保できる技術が強く望まれていた。
【００２２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高速な通信に対応した高い無線周波数を用いながら、金属材料の影響を受けずに、かつ、金属材料で保護された堅固なＲＦＩＤタグを用い、十分な交信可能距離を確保できる金属組み込みＲＦＩＤタグおよび金属一体化ＲＦＩＤタグを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、上記目的を達成するために、ＲＦＩＤチップと該ＲＦＩＤチップに接続されるアンテナを具備するインレットと、該インレットを含むタグ本体部を埋設するホルダースロット部を有する金属ホルダーとから成る金属対応ＲＦＩＤタグであって、前記タグ本体部が、交信電磁波の半波長未満かつ共振周波数を外した寸法乃至ＲＦＩＤチップの寸法のアンテナをもつ短縮インレットを含み、前記金属ホルダーが、全体として前記アンテナの交信電磁波の半波長に共振する特性をもつことを第１の特徴とする。
【００２４】
また本発明は、前記金属ホルダーが、前記タグ本体部を電気的に非導通で被い、且つ、前記タグ本体部のアンテナと電磁結合していることを第２の特徴とする。
【００２５】
また本発明は、前記ホルダースロット部の寸法が略交信電磁波の半波長未満かつ共振周波数を外した寸法乃至アンテナ内蔵チップの寸法で前記タグ本体部を収納可能な寸法を有し、前記金属ホルダーの長手方向寸法が略前記交信電磁波の半波長の寸法を有することを第３の特徴とする。
【００２６】
また本発明は、前記タグ本体を埋め込んだ金属ホルダーの内面に金属粉入りのメタリック硬化樹脂又はこれらの表面にメタリック塗装が施されていることを第４の特徴とする。
【００２７】
また本発明は、前記金属ホルダーに形成されたホルダースロット部に組み込まれたタグ本体部と前記ホルダースロット部の金属部から電磁誘導で得られる距離の２乗に反比例して急激に減衰する電磁波を、半波長寸法の金属ホルダーに飛距離を確保しやすい定在波を励振させ、距離の１乗に反比例して緩やかに減衰する電磁波に変換してＲＦＩＤリーダ/ライタ装置と交信可能とすることを第５の特徴とする。
【００２８】
また本発明は、前記半波長寸法の金属ホルダーの金属面に形成するホルダースロット部の形状を、“鍋蓋形状”又は“Ｈ形状”とすることを第６の特徴とする。
【００２９】
さらに本発明は、ＲＦＩＤチップと該ＲＦＩＤチップに接続されるアンテナを具備するインレットと、該インレットを含むタグ本体部を埋設するホルダースロット部をもつ金属製品又は金属部品とから成る金属体一体化ＲＦＩＤタグであって、前記タグ本体部が、交信電磁波の半波長未満かつ共振周波数を外した寸法乃至ＲＦＩＤチップの寸法のアンテナをもつ短縮インレットを含み、前記金属ホルダースロット部が、前記タグ本体部のアンテナと電磁結合していることを第７の特徴とする。
【００３０】
また本発明は、前記ホルダースロット部が、前記タグ本体部のアンテナと電磁結合し、さらに直近の金属表面に定在波励振させることを第８の特徴とする。
【００３１】
また本発明は、前記ホルダースロット部が、交信電磁波の半波長未満かつ共振周波数を外した寸法乃至ＲＦＩＤチップの寸法程度で、かつ前記タグ本体部を収納できる寸法を有することを第９の特徴とする。
【００３２】
また本発明は、前記ホルダースロット部が、前記金属製品又は金属部品の端部に形成され、該ホルダースロット部とその直近の金属表面に定在波励振させ電磁放射が行われる特性を持つことを第１０の特徴とする。
【００３３】
また本発明は、前記ホルダースロット部が、金属製品又は金属部品の端部以外に形成される場合、中央で連結した２つのスロットを設け、一方のスロットにタグ本体部を収納し、他方のスロットにダミータグを収納し、前記２つのスロットに交信電磁波の磁束ループを共有するように貫通させることで前記金属製品又は金属部品と電磁誘導により結合させ、さらに前記ホルダースロット部直近の金属表面に定在波励振させることで電磁波放射が行われる特性をもつことを第１１の特徴とする。
【００３４】
また本発明は、前記タグ本体を埋め込んだ金属製品又は金属部品の前記ホルダースロット部内面に金属粉入りのメタリック硬化樹脂又はこれらの表面にメタリック塗装が施されていることを第１２の特徴とする。
【００３５】
また本発明は、前記金属製品又は金属部品に形成されたホルダースロット部に組み込まれたタグ本体部とホルダースロットの金属部から得られる電磁誘導による距離の２乗に反比例して急激に減衰する電磁波を、前記ホルダースロット部直近の金属面に飛距離を確保しやすい進行波を発生させ、金属面の不連続部で反射して戻ってくる反射波と干渉して生ずる定在波を励振させ、距離の１乗に反比例して緩やかに減衰する電磁波に変換してＲＦＩＤリーダ/ライタ装置と交信可能とすることを第１３の特徴とする。
【００３６】
また本発明は、前記金属製品又は金属部品の金属面にそれぞれ形成されるスロットの形状を、“鍋蓋形状”又は“Ｈ形状”とすることを第１４の特徴とする。
【００３７】
また本発明は、前記金属製品又は金属部品の寸法はそれ自身が定在波の励振しやすい半波長寸法であることを第１５の特徴とする。
【００３８】
また本発明は、前記金属製品又は金属部品は、鍵，ボルト,またはそれ以外の金属物体であることを第１６の特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
次に、本発明の効果を、前記特徴毎に述べる。
第１から第６の特徴による金属組み込みＲＦＩＤタグは、前記タグ本体部が交信電磁波の半波長以下に切断したアンテナをもつ短縮インレットを含み、これをホルダースロット部に入れ金属ホルダーが全体として、前記タグ本体部のアンテナと交信電磁波の半波長に共振する特性をもつことによって、金属材中に強度を持ち且つ交信を可能とすることができ、前記第７から第１６の特徴による金属体一体化ＲＦＩＤタグは、取り付ける金属製品のサイズに制限されることなく、金属材中に強度を持ち且つ交信を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグ及び金属体一体化ＲＦＩＤタグを、図面を参照して詳細に説明する。
【００４１】
図１は半波長アンテナを有する市販されている一般的なＲＦＩＤインレットで、本発明の各実施形態に好適な短縮インレットの切り出しを説明するための図、図２は前記短縮インレットの正面図、図３は前記短縮インレットを含むタグ本体部を説明するための図、図４Ａ〜図４Ｈは前記タグ本体部を金属ホルダーに挿入した本発明の第１の実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグを説明するための図である。
【００４２】
また、図５は前記タグ本体部を使用した本発明の第２の実施形態による金属体一体化ＲＦＩＤタグを説明するための図、図６は前記タグ本体部を使用した本発明の第３の実施形態による金属体一体化ＲＦＩＤタグを説明するための図、図７は前記第１の実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグの他の例を示す図である。
【００４３】
また、図８はホルダースロットと短縮インレットの電磁誘導結合が直近の金属面に定在波を励振させ、電磁波放射を行わせる説明図、図９はＲＦＩＤチップを貫通し、ＲＦＩＤチップを作動させる電磁誘導電流Ｉがその振動によって電磁誘導磁束φを発生させる原理を説明するための模式図、図１０は短縮インレットとして用いることが可能なミューチップ（登録商標）の一構成例を示す図である。
【００４４】
＜インレット及びタグ本体部の説明＞
本実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグ及び金属体一体化ＲＦＩＤタグに好適な短縮インレットについて図１を参照して説明する。
【００４５】
まず、一般のＲＦＩＤタグに使用される市販されているインレット１０は、図１に示す如く、集積回路にＩＤ番号等の識別情報を内蔵したＲＦＩＤチップ１３と、該ＲＦＩＤチップ１３と電気的に接続する外部と交信するための所定長（交信電磁波の半波長）に設定されたアンテナ１１と、該ＲＦＩＤチップ１３及びアンテナ１１を一体的に搭載する基材１２とから構成される。
【００４６】
これに対して、本実施形態による短縮インレット２０は、前記アンテナ１１を、図１に示す切断線１０ａ及び１０ｂの位置において切断したものであり（なお、図１の市販のインレットを切断するのではなく、最初からこのサイズで製造されたインレットであってもよく、本明細書ではこれらを総称して「短縮インレット」と呼ぶ）、図２に示す如く、集積回路にＩＤ番号等の識別情報を内蔵したＲＦＩＤチップ１３と、該ＲＦＩＤチップ１３と電気的に接続する短縮アンテナ２１と、該ＲＦＩＤチップ１３及び短縮アンテナ２１を一体的に搭載する基材１２とから構成される。
【００４７】
前記アンテナ切断位置は、アンテナ１１が前記ＲＦＩＤチップ１３の共振が外れ且つ半波長未満から概略１／８ないしは1/１０波長の範囲の寸法位置、例えば１／４波長の寸法位置が機械強度や電磁結合強度の両面から好適であり、図示の如くＲＦＩＤチップ１３を中心として必ずしも左右対称長にしなくてもよい。このように短縮されたインレット２０を本明細書においては、短縮インレット２０と呼ぶ。
【００４８】
なお、図１０に示した微小なＩＣチップであるミューチップ（登録商標）は本発明における短縮インレットとして用いることができる。そのため、本発明あるいは本願明細書において「短縮インレット」という場合、図２に示した如き短縮インレットと図１０に示したミューチップ（登録商標）を含めるものとする。なお、以下では簡単のために図２に示した構造の短縮インレット２０を例にして説明する。
【００４９】
本実施形態による短縮インレット２０は、図３（ａ）に示す如く、非導電性材料（絶縁材料）である硬化性樹脂３１から成るダミータグの中に封止することにより、タグ本体部３０を形成する。図３（ｂ）は短縮インレットを含まない硬化性樹脂だけのダミータグ３０Ａを示す図である。尚、前記硬化性樹脂３１は、金属粉入りのものや、シリコン樹脂等の樹脂材であってもよい。
【００５０】
＜第１の実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグの説明＞
本発明の第１の実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグは、前記短縮インレット２０を封止したタグ本体部３０を、交信電磁波の半波長に共振する特性を持つ金属材料の金属ホルダー中に埋設したものである。
【００５１】
この金属組み込みＲＦＩＤタグは、例えば図４Ａに示す如く、金属の長方体の両端に貫通孔４１ａ及び４１ｂが貫通され、中央位置に切り欠きスロット部４２を通してタグ本体部３０（図４Ａでは拡大して示してある）を収納する領域が開口されたホルダースロット部４３を持つ金属ホルダー４０を用意し、図４Ｂに示す如く前記ホルダースロット部４３にタグ本体部３０を、金属部に電気的に接触しないように好ましくは硬化性樹脂を充填した状態で埋設した金属組み込みＲＦＩＤタグ４９の如く構成される。
【００５２】
該金属ホルダー４０のホルダースロット部４３の寸法は、長さが交信波の１／２波長〜１／８ないし1/１０波長程度であり、通信感度を優先する際には交信波の１／２波長程度、機械的強度を優先する場合は交信波の１／８ないし１/１０波長程度が好ましく（下限の寸法は、図１０のミューチップ構造の短縮インレットを用いる場合でそのチップサイズ程度）、タグ本体部３０を収納するため、少なくともタグ本体部３０のサイズ以上にする必要がある。他の実施形態においても同様である。
【００５３】
また、前記ホルダースロット部４３と切り欠きスロット部４２を一体化し、図４Ｇ又は図４Ｈの如く、三角形状４３ａ又は湾曲形状４３ｂの如く開口してもよく、これら形状を組み合わせた開口形状、例えばＸ形状やＨ形状その他形状であってもよい。これらの形状はタグ本体部３０を発信源とみなすと切り欠きスロット部４２は給電点となることから、この点を中心に該金属ホルダー４０の位置決めを行うことが好適である。
【００５４】
他の例の金属組み込みＲＦＩＤタグは、例えば図４Ｃおよび図４Ｄに示す如く、長尺状の金属材４８の両端を折曲し、該折曲した両端部がタグ本体部３０を挟み込み、前記折曲部に２つの貫通孔４１ａ及び４１ｂを形成した金属組み込みＲＦＩＤタグ４９Ａの如く構成される。
【００５５】
他の例の金属組み込みＲＦＩＤタグは、図４Ｅに示す如く、台形角柱状且つ台形頂面の一部に鍋蓋形状の切り欠きスロット部を通してタグ本体部３０を収納する領域が開口されたホルダースロット部を持つ金属ホルダーを用意し、前記ホルダースロット部にタグ本体部３０を埋設した金属組み込みＲＦＩＤタグ４９Ｂの如く構成されてもよい。
【００５６】
更に他の例の金属組み込みＲＦＩＤタグは、図４Ｆに示す如く、三角柱形状且つ台形頂面の一部に切り欠きスロット部を通してタグ本体部３０を収納する領域が開口されたホルダースロット部を持つ金属ホルダーを用意し、前記ホルダースロット部にタグ本体部３０を埋設した金属組み込みＲＦＩＤタグ４９Ｃの如く構成されてもよい。
【００５７】
これら図４Ｅおよび図４Ｆに示した金属ホルダーのホルダースロット部の形成は、例えば金属用鋸を用いて交差状に切れ目を入れることによって容易に形成することができる。また、前記鍋蓋形状を組み合わせたＨ形状その他形状であってもよい。
【００５８】
なお、金属ホルダーのホルダースロット部の形状は、飛距離優先の場合は“鍋蓋形状”とし、機械的強度優先の場合は“Ｈ形状”とするとより効果的である。
【００５９】
また、上述した図４Ｃが針金状金属の両端を折り曲げて構成するのに対し、本実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグは、図７（ａ）に示すように、金属板の長手方向を折り曲げ軸として折り畳み、図７（ｂ）の構造を得る。このとき片面に開口したホルダースロット部にタグ本体３０を、金属部に接触しないように硬化性樹脂を充填した状態で埋設し、ＲＦＩＤタグ４９Ｄの如く構成する。本実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグ４９Ｄは、タグ本体部３０を金属ホルダーの一側部に埋め込むように形成するため、タグ本体部３０が位置する一面を表、タグ本体部３０が位置しない反対の面を裏として設定することができる。
【００６０】
図７（ｆ）は、図７（ｂ）に示したＲＦＩＤタグ４９Ｄ中のＲＦＩＤチップに格納されたデータをＲＦＩＤリーダ／ライタ装置１００により読み書きする場合の相対的な位置関係を示しており、ＲＦＩＤタグ４９Ｄ中のタグ本体３０からの交信電磁波が放射される開口のある側にＲＦＩＤリーダ／ライタ装置１００が配置される。
【００６１】
また、図７（ｃ）に示すように、Ｈ型のホルダースロットを有する金属板をコの字に曲げて、図７（ｄ）に示す如き短縮インレットを埋蔵したタグ本体部３０を金属板のコの字内部に組み込み、図７（ｅ）に示す如きＲＦＩＤタグ４９Ｅを構成してもよい。
【００６２】
図７（ｇ）は、図７（ｅ）に示したＲＦＩＤタグ４９Ｅ中のＲＦＩＤチップに格納されたデータをＲＦＩＤリーダ／ライタ装置１００により読み書きする場合の相対的な位置関係を示しており、ＲＦＩＤタグ４９Ｅ中のタグ本体３０からの交信電磁波が放射される開口のある側にＲＦＩＤリーダ／ライタ装置１００が配置される。
【００６３】
このように構成した第１の実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグは、前記貫通孔４１ａ及び４１ｂを用いて他の部材にネジなどで強固に取り付けることができる。
【００６４】
更に、本実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグは、前記タグ本体部３０を金属ホルダーのホルダースロット部に埋設した状態でメタリック塗装（例えば、株式会社アサヒペン製のＨＳ  Ｓｐｒａｙ９１ゴールド／９０シルバー）を表面に施すことによって、ＲＦＩＤタグの存在を隠蔽することもできる。
【００６５】
このように、本実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグは、集積回路にＩＤ番号等の識別情報を内蔵したＲＦＩＤチップ１３／該ＲＦＩＤチップ１３と電気的に接続するアンテナ１１／該ＲＦＩＤチップ１３及びアンテナ１１とを一体的に搭載する基材１２とから、図１の１０ａ、１０ｂ位置で切断した短縮インレット２０を構成し、該インレット２０を硬化性樹脂３１だけから形成されるダミータグ３０Ａ及び該インレット２０を硬化性樹脂３１で封止したタグ本体部３０を形成し、このタグ本体部３０を、交信電磁波の半波長に共振する特性を持つ金属材料の金属ホルダー中に電気的非接触状態に埋設して構成するため、タグ本体部３０に含まれる短縮インレット２０と金属ホルダーとが電磁結合し、全体として交信電磁波の半波長に共振するアンテナ部を形成し、ＲＦＩＤ通信を確保することができる。尚、前記金属ホルダーの外形長手方向の寸法は、金属ホルダーにアンテナ機能を成させるために長さが交信電磁波の１／２波長程度が好ましい。
【００６６】
更に本金属組み込みＲＦＩＤタグは、金属製品に金属製又は樹脂製のワッシャ等を介して取り付けることによって、金属製品とタグ本体部３０との間に間隙（空気など絶縁層）を構成し、この間隙によって金属製品が交信に及ぼす影響を低減することができ、このワッシャの厚さは１／１００波長以上が好ましい。
【００６７】
更に本金属組み込みＲＦＩＤタグは、金属材料の金属ホルダーに短縮インレット２０を金属ホルダーと硬化樹脂等を介して非接触に埋め込むことにより、例えば金属ホルダーに衝撃が加えられた場合であっても短縮インレット２０とアンテナ機能を兼用する金属ホルダーとの電気的接触がなく、外部からの曲げや衝撃による割れがタグ本体に波及しにくいなど耐力を維持することができる。更に前記埋設した金属ホルダー表面にメタリック塗装を施すことによってＲＦＩＤタグを隠蔽することもできる。
【００６８】
本実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグは、例えば機械部品にワッシャや針金等を用いて取り付けることにより、機械部品の製造年月日や属性データをＲＦＩＤリーダにより検出することができる。又はＲＦＩＤライタにより書き込み更新ができる。
【００６９】
次に、本発明に係る金属組み込みＲＦＩＤタグが飛距離を確保しやすい電磁波を放射できる理由を説明する。
図８は、図７（ｅ）に係る金属組み込みＲＦＩＤタグ４９Ｅおよび図７（ｂ）に係る金属組み込みＲＦＩＤタグ４９Ｄにおけるホルダースロット部と短縮インレットの電磁誘導結合が直近の金属面に定在波を励振させ、飛距離の長い電磁波放射を行わせる説明図である。
【００７０】
図８において、ＩはＲＦＩＤチップを貫通して流れる電磁誘導電流で、ＲＦＩＤチップを作動させる起電力を供給し、φはＩによって生じる電磁誘導磁束、ｉは電磁誘導電流Ｉや電磁誘導磁束φの相互振動により励起される進行波が金属の端部などの不連続部で返ってくる反射波と干渉して生じる定在波を形成する高周波電流分布である。
【００７１】
電磁誘導電流Ｉや電磁誘導磁束φによって発生する誘導電磁波は距離の２乗に反比例して急激に弱くなる性質を持つ種類の電磁波であるのに対し、高周波電流分布ｉにより放射される電磁波は距離の１乗に反比例して弱くなる性質を持つ種類の電磁波であることが電磁方程式の解として知られている。
【００７２】
以上の理由に基づき、本実施形態では、電磁誘導で発生した誘導電磁波を飛距離の確保しやすい種類の電磁波に変換するために金属組み込みＲＦＩＤタグでは金属ホルダーの長さを半波長共振の寸法とし、金属ホルダー表面に定在波１つ分を励振させ、飛距離を確保しやすい種類の電磁波放射をさせるようにしたものである。
【００７３】
図９は、ＲＦＩＤチップを貫通する電磁誘導電流Ｉの振動によって電磁誘導磁束φが発生する原理を説明するために模式図である。
同図に示すように、金属ホルダー４０のホルダースロット部４３内に、金属ホルダー４０と電気的に絶縁させて短縮インレットを保持しておく。まず、電磁誘導によりＲＦＩＤチップを貫通する電磁誘導電流Ｉが流れると、該電磁誘導電流Ｉの振動により電磁誘導磁束φが発生し、短縮インレットを含むタグ本体部を挿入したホルダースロット部の腕状部分と電磁誘導結合する。これらによって発生した誘導電磁波を交信電磁波の半波長の共振寸法をもつ金属ホルダー表面に定在波１つ分を励振させ、飛距離の確保しやすい種類の電磁波に変換して放射させる。
【００７４】
＜第２の実施形態による金属体一体化ＲＦＩＤタグの説明＞
本発明の第２の実施形態による金属体一体化ＲＦＩＤタグは、前記タグ本体部３０を、波長に比べ面積が大きい金属材中に保護埋設したものである。次に、この金属体一体化ＲＦＩＤタグの具体的製品の例を、図５を参照して説明する。
【００７５】
一般に、取り付ける金属面にスロットを設けるとスロットで失った分だけ機械強度が低下するが、飛距離を優先する場合は交信電磁波の半波長程度の長さのスロットを形成する。機械強度を優先する場合は、スロット長を、実用上のＲＦＩＤ通信飛距離が確保されるところまで短くしたり、歪ませたりできる。
【００７６】
スロット長の下限はタグ本体部の寸法で交信電磁波の1/８ないし１/１０波長程度、さらには短縮インレットとして図１０の如きミューチップ（登録商標）を用いる場合は、スロット長の下限はそのチップサイズ程度である。
【００７７】
本実施形態による金属体一体化ＲＦＩＤタグは、図５（ａ）に示す如く、例えば面積が大きい板状の金属製品５１に組み込むことを想定すると、金属製品５１の端部にホルダースロット部４３を形成し、この端部のホルダースロット部４３にタグ本体部３０を硬化性樹脂を用いて埋め込むものや、図５（ｂ）に示す如く、金属製品５１の表面（端部以外の箇所）にＨ型のホルダースロット部４３を形成し、このＨ型のホルダースロット部４３の一方の空間に短縮インレット２０を含むタグ本体部３０を硬化性樹脂を用いて埋め込むと共に、他方の空間に短縮インレット２０を含まないダミータグ３０Ａを埋め込むものが考えられる。
【００７８】
本実施形態による金属体一体化ＲＦＩＤタグは、前記ホルダースロット部４３内に短縮インレット２０を含むタグ本体部３０を硬化性樹脂を用いて埋め込むことによって、金属製品に適用した場合であっても交信を確保することができる。尚、図５においては湾曲した金属製品に本発明を適用する例を図示したが、平板状の金属製品であってもよい。
【００７９】
このように本発明による金属体一体化ＲＦＩＤタグは、金属製品中に配置し、メタリック塗装を施すことができるため、外部から隠蔽することができ、例えば金属製製品の製造年月日や真偽確認等に使用することができると共に、電気的機械的衝撃などからＲＦＩＤチップを効果的に保護でき、実用面で適用分野を広げることができる。
【００８０】
＜第３の実施形態による金属体一体化ＲＦＩＤタグの説明＞
本発明の第３の実施形態による金属体一体化ＲＦＩＤタグは、前記タグ本体部３０を金属機械部品中に電磁誘導および金属表面に定在波を励振させ電磁波を放射させるように保護埋設したものである。次に、この金属体一体化ＲＦＩＤタグの具体的製品例を、図６を参照して説明する。
【００８１】
本実施形態による金属体一体化ＲＦＩＤタグは、図６（ａ）に示す如く、６角形のボルト５０Ｂの場合、その頂部（金属製品５１）の端部に湾曲したＨ型のホルダースロット部４３を形成し、このＨ型のホルダースロット部４３の一方の鍋蓋形状の空間に短縮インレット２０を含むタグ本体部３０を、硬化性樹脂を用いて埋め込むと共に他方の鍋蓋形状の空間に短縮インレット２０を含まないダミータグ３０Ａを埋め込むことによって構成される。
【００８２】
他の例の金属体一体化ＲＦＩＤタグは、図６（ｂ）に示す如く、４角形の座金５０Ｃの場合、その一辺に湾曲した鍋蓋形状のホルダースロット部を形成し、このホルダースロット部による空間に短縮インレット２０を含むタグ本体部３０を、硬化性樹脂を用いて埋め込むことによって構成され、更に他の金属体一体化ＲＦＩＤタグは、図６（ｃ）に示す如く、鍵５０Ｄの場合、その一辺に湾曲した鍋蓋形状のホルダースロット部を形成し、このホルダースロット部による空間に短縮インレット２０を含むタグ本体部３０を硬化性樹脂を用いて埋め込むことによって構成される。
【００８３】
このように第３の実施形態による金属体一体化ＲＦＩＤタグは、金属部品の端部に沿う湾曲したホルダースロット部を形成し、このホルダースロット部にタグ本体部３０を硬化性樹脂を用いて埋め込み、この湾曲したホルダースロット部を形成することで機械強度の低下を抑えるなど外形寸法が半波長程度の小さい金属部品に対しても機械強度を確保することができる。
【００８４】
なお、金属製品又は金属部品の金属面にそれぞれ形成するスロットの形状は、飛距離優先の場合は“鍋蓋形状”とし、機械的強度優先の場合は“Ｈ形状”とするとより効果的である。
【００８５】
本実施形態による金属体一体化ＲＦＩＤタグは、金属部品に強度を持って組み込むことができるため、例えばボルトの弛み等を検査する打検査において、打検査が終わったボルトの識別ＩＤを読み取って終了をコンピュータ管理することや、該識別ＩＤからボルト寿命を管理し、ボルト交換時期等を管理者に通知することもできる。
【００８６】
この考えの延長は容易に長尺の金属レールや建築現場の各種金属パイプ及び厚板などに応用可能となる。この金属製品／部品に直接組み込む一体化は、タグ脱落など障害が軽減され固体識別の精度向上が期待できる。
【００８７】
また塗装加工においても一体塗装、特にメタリック塗装により、金属製品に対するＲＦＩＤチップの組み込み個所が隠蔽できることからセキュリティーの向上が望める。また、鍵の場合は、鍵の真偽判定に使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施形態に好適な短縮インレットを説明するための図である。
【図２】短縮インレットの正面図である。
【図３】短縮インレットを含むタグ本体部を説明するための図である。
【図４Ａ】タグ本体部を金属ホルダーに挿入した本発明の第１の実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグを説明するための図である（その１）。
【図４Ｂ】タグ本体部を金属ホルダーに挿入した本発明の第１の実施形態による金属体組み込みＲＦＩＤタグを説明するための図である（その２）。
【図４Ｃ】タグ本体部を金属ホルダーに挿入した本発明の第１の実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグを説明するための図である（その３）。
【図４Ｄ】タグ本体部を金属ホルダーに挿入した本発明の第１の実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグを説明するための図である（その４）。
【図４Ｅ】タグ本体部を金属ホルダーに挿入した本発明の第１の実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグを説明するための図である（その５）。
【図４Ｆ】タグ本体部を金属ホルダーに挿入した本発明の第１の実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグを説明するための図である（その６）。
【図４Ｇ】タグ本体部を金属ホルダーに挿入した本発明の第１の実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグを説明するための図である（その７）。
【図４Ｈ】タグ本体部を金属ホルダーに挿入した本発明の第１の実施形態による金属組み込みＲＦＩＤタグを説明するための図である（その８）。
【図５】タグ本体部を使用した本発明の第２の実施形態による金属体一体化ＲＦＩＤタグを説明するための図である。
【図６】タグ本体部を使用した本発明の第３の実施形態による金属体一体化ＲＦＩＤタグを説明するための図である。
【図７】第１の実施形態による金属体一体化ＲＦＩＤタグの他の例で組み立て及びＲＦＩＤリーダ/ライタ装置との位置関係を示す図である。
【図８】ホルダースロットと短縮インレットの電磁誘導結合が直近の金属面に定在波を励振させ電磁波放射を行なわせる説明図である。
【図９】ＲＦＩＤチップを貫通する電磁誘導電流Ｉの振動によって電磁誘導磁束φが発生する原理を説明するための模式図である。
【図１０】短縮インレットとして用いることが可能なミューチップ（登録商標）の一構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０：インレット
１０ａ：切断線
１１：アンテナ
１２：基材
１３：ＲＦＩＤチップ
２０：短縮インレット
２１：短縮アンテナ
３０：タグ本体部
３０Ａ：ダミータグ
３１：硬化性樹脂
４０：金属ホルダー
４１ａ：貫通孔
４２：切り欠きスロット部
４３：ホルダースロット部
４３ａ：三角形状
４３ｂ：湾曲形状
４８：金属材
４９〜４９Ｄ：タグ
５０Ｂ：ボルト
５０Ｃ：座金
５０Ｄ：鍵
５１：金属製品
５２：ネジ穴
５３：５０Ｃ用絶縁スペーサ
１００：ＲＦＩＤリーダ/ライタ装置
１０２：ＲＦＩＤタグ
１０２１：アンテナ
１０２２：電極
１０２３：ＣＰＵやメモリを含む回路チップ
Ｉ：電磁誘導電流
φ：電磁誘導磁束
i：高周波電流分布
【図１】
2007135183.tif 000003
【図２】
2007135183.tif 000004
【図３】
2007135183.tif 000005
【図４Ａ】
2007135183.tif 000006
【図４Ｂ】
2007135183.tif 000007
【図４Ｃ】
2007135183.tif 000008
【図４Ｄ】
2007135183.tif 000009
【図４Ｅ】
2007135183.tif 000010
【図４Ｆ】
2007135183.tif 000011
【図４Ｇ】
2007135183.tif 000012
【図４Ｈ】
2007135183.tif 000013
【図５】
2007135183.tif 000014
【図６】
2007135183.tif 000015
【図７】
2007135183.tif 000016
【図８】
2007135183.tif 000017
【図９】
2007135183.tif 000018
【図１０】
2007135183.tif 000019